โปรตอน กักเก็บ “ชาร์มควาร์ก” อนุภาคมูลฐานที่หนักกว่าไว้ภายในได้

ความแปลกประหลาดของวิชาฟิสิกส์ควอนตัมปรากฎขึ้นอีกครั้ง เมื่ออนุภาค โปรตอน ที่อยู่ในนิวเคลียสของอะตอม สามารถจะบรรจุควาร์ก (Quark) ชนิดที่หนักกว่าตัวมันเองถึง 1.5 เท่า

รายงานการค้นพบข้างต้น ตีพิมพ์ในวารสาร Nature ฉบับวันที่ 17 ส.ค. โดยคณะนักวิทยาศาสตร์นานาชาติของยุโรป นำโดยทีมจากมหาวิทยาลัย Vrije University Amsterdam ในประเทศเนเธอร์แลนด์ ได้พยายามวิเคราะห์โครงสร้างของ โปรตอน โดยดูจากข้อมูลหลักฐานการชนอนุภาคในการทดลอง Z-boson ของเครื่องชนอนุภาค LHC

ผลปรากฏว่าอัลกอริทึมของโปรแกรมปัญญาประดิษฐ์หรือเอไอ ที่ได้รับการฝึกฝนมาให้มองหารูปแบบโครงสร้างของโปรตอนที่เป็นไปได้จากข้อมูลดังกล่าว ชี้ว่าโปรตอนสามารถจะมีควาร์ก ซึ่งเป็นอนุภาคมูลฐานอีกแบบหนึ่งที่เล็กกว่าได้มากกว่า 3 ตัว ทั้งที่ตามปกติแล้วโปรตอนแต่ละอนุภาคจะมีเพียงอัพควาร์ก 2 ตัว และดาวน์ควาร์กอีก 1 ตัวเท่านั้น

ยิ่งไปกว่านั้น ควาร์กชนิดพิเศษที่โปรตอนสามารถจะกักเก็บไว้ภายในตัวมันได้ คือควาร์กมวลมากที่เรียกว่า “ชาร์มควาร์ก” (Charmquark) ซึ่งหนักกว่าโปรตอนถึง 1.5 เท่า นอกจากนี้ค่าโมเมนตัมของโปรตอนราว 0.5% ก็ยังมาจากอิทธิพลของชาร์มควาร์กนี้อีกด้วย

อย่างไรก็ตาม ปรากฏการณ์แปลกประหลาดนี้สามารถเกิดขึ้นได้ เนื่องจากชาร์มควาร์กดูเหมือนจะมีมวลลดลงเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของโปรตอน ขณะที่มันถูกกักเก็บเอาไว้ภายใน ซึ่งแสดงว่าอนุภาคโปรตอนรองรับหรือ “แบก” มวลที่หนักอึ้งของชาร์มควาร์กไว้เพียงบางส่วนเท่านั้น

ที่มาของภาพ, Getty Images

ที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ไม่ทราบรายละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของโปรตอนมากนัก ทั้งที่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการค้นหาแบบจำลองพื้นฐานใหม่ของฟิสิกส์อนุภาค อันเป็นหัวใจสำคัญที่จะผลักดันให้เกิดความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในยุคถัดไป

สำหรับการค้นพบในครั้งนี้ ทีมผู้วิจัยบอกว่าถือเป็นหลักฐานที่ชัดเจนเป็นรูปธรรมชิ้นแรก ซึ่งสามารถยืนยันถึงโครงสร้างภายในที่แปลกประหลาดซับซ้อนของโปรตอนได้

นอกจากนี้ คณะนักวิทยาศาสตร์ที่กำลังศึกษาทดลองด้านฟิสิกส์อนุภาคทั่วโลก สามารถนำความรู้ใหม่เรื่องโปรตอนไปปรับใช้กับการศึกษาของตนได้ด้วย ซึ่งรวมไปถึงอุปกรณ์สังเกตการณ์ที่คอยตรวจจับอนุภาคนิวทริโนทั้งหลาย เช่นโครงการไอซ์คิวบ์ (IceCube) ที่ทวีปแอนตาร์กติกา

…..

ข่าว บีบีซี ไทย ที่เผยแพร่ในเว็บไซต์ ประชาชาติธุรกิจ เป็นความร่วมมือของสององค์กรข่าว